Les paramètres de la SMT

En variant certains paramètres précis de la SMT, il est possible d’obtenir des renseignements sur les principaux mécanismes inhibiteurs et excitateurs du cortex, soit sur l’activité GABAergique et glutamatergique (Wassermann et al., 2008). Les mesures SMT nous permettent notamment de caractériser le fonctionnement des récepteurs GABAA et

GABAB ainsi que l’activité de certains récepteurs glutamatergiques (Wassermann et al.,

OD WHFKQLTXH j XQH VHXOH VWLPXODWLRQ XQH VHXOH LPSXOVLRQ 607 HVW DGPLQLVWUpH HW OD WHFKQLTXH j GHX[ VWLPXODWLRQV GHX[ LPSXOVLRQV 607 VRQW DGPLQLVWUpHV GDQV XQ FRXUW LQWHUYDOOHGHWHPSV/H7DEOHDXUpVXPHOHVSULQFLSDOHVPHVXUHVSHUWLQHQWHVDXSUpVHQW SURMHW



7DEOHDX3DUDPqWUHV607HWOHVPpFDQLVPHVPHVXUpV

3e0  SRWHQWLHO pYRTXp PRWHXU  U07 VHXLO PRWHXU GH UHSRV  , FXUYH FRXUEH GH UHFUXWHPHQW&63SpULRGHGHVLOHQFHFRUWLFDO6,&,LQKLELWLRQLQWUDFRUWLFDOHjLQWHUYDOOH FRXUW/,&,LQKLELWLRQLQWUDFRUWLFDOHjLQWHUYDOOHORQJ,&)IDFLOLWDWLRQLQWUDFRUWLFDOH   /HVSRWHQWLHOVpYRTXpVPRWHXUV /HV3e0VVRQWDFTXLVjXQHLQWHQVLWpVXSpULHXUHDXU07YDULDQWKDELWXHOOHPHQWHQWUH RXGXU07HWUHIOqWHQWOHQLYHDXG¶H[FLWDELOLWpGHVYRLHVVSLQDOHVHWFRUWLFDOHV)LJXUH  &HX[FL VRQW XWLOLVpV DILQ G¶pYDOXHU O¶LQWpJULWp GH OD YRLH FRUWLFRVSLQDOH ORUV G¶XQH LQGXFWLRQ G¶XQ FRXUDQW pOHFWURPDJQpWLTXH :DVVHUPDQQ HW DO  /HV SURFKDLQV SDUDPqWUHVDERUGpVSURGXLVHQWGHV3e0VPDLVOHVLQWHUYDOOHVHWOHVLQWHQVLWpVGHFRXUDQW XWLOLVpVYDULHQW&HWWHPHVXUHGHEDVHVHUWHVVHQWLHOOHPHQWGHFRPSDUDWLIDYHFOHV3e0V SURGXLWVSDUOHVDXWUHVPHVXUHV607,OHVWjQRWHUTXHODWDLOOHHWODIRUPHGHV3e0VYDULHQW FKH] XQ PrPH LQGLYLGX PrPH VL O¶LQWHQVLWp GX FRXUDQW UHVWH OD PrPH 6DLVDQHQ HW DO FHTXLSHXWV¶H[SOLTXHUSDUGHVPRXYHPHQWVLQYRORQWDLUHVGHO¶DGPLQLVWUDWHXUGHV FKDQJHPHQWVGDQVO¶H[FLWDELOLWpGHVPRWRQHXURQHVFRUWLFDX[HWO¶DFWLYLWpRVFLOODWRLUHGDQV OHFHUYHDX7KXWHWDO1pDQPRLQVOHV3e0FRQVWLWXHQWXQHPHVXUHUREXVWH

et fidèle du niveau d’excitabilité des vois spinales et corticales ; une fidélité modérée à bonne a été démontrée (coefficient de corrélation intra-classe (CCI) = 0.60-0.81) (Kerwin et al., 2017 ; Kamen, 2004 ; Ngomo et al., 2012).

Figure 3. Démonstration de l’amplitude d’un PÉM (pic négatif au pic positif : flèches noires) en réponse à une impulsion SMT sur M1 enregistrée sur le premier muscle interosseux dorsal de la main détendue d’un sujet sain

Le seuil moteur de repos

Le seuil moteur de repos (rMT; resting motor threshlod) représente l’intensité de stimulation minimale capable de provoquer un PÉM d’au moins 50 μV dans 50 % des stimulations (Cristancho et al., 2006 ; Rossini et al., 1999). Le rMT est une mesure représentant l’excitabilité membranaire des corps cellulaires des neurones et des axones corticaux (ouverture des canaux ioniques présynaptiques calciques et sodiques) et d’autres circuits médullaires et neuromusculaires (Ziemann et al., 1996). Il représente l’intensité de stimulation nécessaire pour atteindre le seuil de dépolarisation des cellules nerveuses dans 50% des essais. La mesure rMT au repos possède une bonne à excellente fidélité (Corneal et al., 2005 ; Kimiskidis et al., 2004 ; Maeda et al., 2002 ; Malcolm et al., 2006 ; Wolf, 2004 ; Carroll et al., 2001; Kamen, 2004) et un CCI entre 0.87-0.75 (Ngomo et al., 2012).

La période de silence cortical

La période de silence cortical (CSP: cortical silent period) correspond à une période durant laquelle une impulsion de SMT sur M1 à une intensité supérieure au rMT provoque l’interruption d’une contraction musculaire volontaire (Wassermann et al., 2008). Pour

l’obtenir, l’individu doit effectuer une contraction isométrique constante et maintenir une pression correspondante à 10 à 20 % de sa force maximale. Dans ces circonstances, à la suite au PÉM, on note une brève période d’inactivité motrice involontaire à l’EMG. Cette période de suppression de l’activité musculaire perdure environ 100 à 300 ms (Wassermann et al., 2008). La suppression du signal EMG est associée à l’activation des récepteurs GABAB et est généralement interprétée comme étant un indice de l’inhibition

intracorticale (McDonnell et al., 2006 ; Saba et al., 2008). Pour appuyer cet effet, Werhahn et ses collègues ont démontré, en 1999, que l'absorption de tiagabine, une molécule interagissant sur la recapture de GABA en bloquant les transporteurs GAT, raccourcissait la CSP. La période de silence cortical est sous-tendue par deux processus distincts; la première partie de la CSP (premières 50 ms) est influencée par des mécanismes d’inhibition des motoneurones spinaux, tandis que la dernière partie du signal (après 50 ms) serait générée exclusivement par de l’inhibition corticale (Inghilleri et al., 1993) (Morin-Parent, 2017) (Figure 7). Bien que la CSP et la LICI reflète tous les deux, en partie, l’activité des récepteurs GABAB, ils réagissent différemment à une augmentation de l’activité de ces

récepteurs, suggérant qu’ils sont sous-tendus par des mécanismes partiellement distincts. Alors que la LICI reflèterait l’amplitude de cette inhibition, la CSP représenterait plutôt a durée de l’inhibition corticale (McDonnell et al., 2006). La fidélité de la CSP est considérée comme modérée (stabilité test-retest : r = 0.466-0.486) (Hermsen et al., 2016).

La courbe de stimuli simples d’intensité croissante (I/0 curve)

La courbe de recrutement (I/0 curve : input/output curve) ou courbe de stimuli simples d’intensité croissante consiste à quantifier les PÉM obtenus par l’administration d’impulsions SMT d’intensité croissante. Une technique privilégiée est de commencer à 100% du rMT, puis d’augmenter par bonds de 10% jusqu’à 150% du rMT. L’espacement entre les intensités des plateaux permet, entre autres, d’induire des changements d’amplitudes de PÉM observables. En déterminant la pente de la courbe de recrutement, il est ainsi possible de quantifier la réponse cérébrale en fonction de stimulations calibrées (Kemlin et al., 2019). Cette mesure reflète le recrutement de neurones corticaux et spinaux suite à une stimulation d’intensité donnée et constitue une mesure globale d’excitabilité modulée par l’équilibre des mécanismes inhibiteurs et excitateurs (Kemlin et al., 2019). Les études ont démontré un CCI de > 0.6 pour cette mesure, suggérant une bonne fidélité (Carroll et al., 2002 ; Malcolm et al., 2006)

.

L’inhibition intracorticale à intervalle court

L’inhibition intracorticale à intervalle court (SICI : short interval intracortical inhibition) est une technique à double stimulation, ce qui veut dire que deux impulsions SMT, séparées d’un intervalle de temps allant de 1 à 5 ms, sont administrées. La première impulsion, appelée le stimulus de conditionnant (CS: conditioning stimulus) correspond habituellement à 80 % du rMT ; il n’induit donc pas de PÉM. La deuxième impulsion, soit le stimulus test (TS: test stimulus) est généralement administré à 120 % du rMT, et provoque donc une contraction musculaire mesurable. Le couplage de ces deux stimuli résulte en une diminution de l’amplitude du PÉM induit par le TS, comparativement à lorsqu’il est administré seul (Wassermann et al., 2008). Cette diminution reflète l’activité des interneurones inhibiteurs sur l’activité des neurones pyramidaux de M1 (Kujirai et al., 1993 ; McDonnel et al., 2006). Il a été démontré que l’inhibition observée dans la mesure SICI est reliée à l’activité des récepteurs GABAA (Ziemann et al., 1996 ; Ilic et al., 2002 ;

Hanajima et al., 1998) (Figure 4). Des études pharmacologiques ont validé ces résultats en démontrant que les benzodiazépines, qui agissent comme des modulateurs allostériques positifs sur les récepteurs GABAA, augmentent l’inhibition observée par la mesure SICI

permis de mettre en lumière que la SICI possèdent deux phases d’inhibition physiologiquement distinctes dépendamment de l’intervalle inter-stimulus (ISI). En fait, la SICI à un ISI entre 2 et 4 ms est associé avec une activité des récepteurs synaptiques GABAA, (Zieman et al., 1996 ; Ilić et al., 2002 ; Hanajima et al., 1998) mais la SICI avec

un ISI de 1 ms ou moins demeure encore incomprise. Certains auteurs suggèrent que l’inhibition qui est observée refléterait également une activité GABAergique, mais générée par différents mécanismes (Fisher et al., 2002 ; Roshan et al., 2003). La fidélité de la mesure SICI est considérée comme bonne et elle possède un CCI entre 0.83-0.91 (Ngomo et al., 2012)

Figure 5. Démonstration de la mesure SICI

L’amplitude des PÉM produits dans la mesure SICI (ligne rouge pleine) est superposée à l’amplitude des PÉM acquis par stimulation simple (ligne bleue pointillée).

L’inhibition intracorticale à intervalle long

L’inhibition intracorticale à intervalle long (LICI: long interval intracortical inhibition) est également une technique de double stimulation permettant d’étudier l’inhibition intracorticale post-synaptique (Valls-Sole et al., 1992 ; McDonnel et al., 2006). La LICI consiste à administrer deux TS consécutifs avec un intervalle entre 50 et 220 ms (Claus et al., 1992). Contrairement à la SICI, la LICI utilise deux stimuli d’intensité identique excédent le rMT, ce qui engendre deux PÉM, le deuxième PÉM étant d’ampleur considérablement réduite comparativement au premier. Il est alors possible que comparer l’amplitude des deux PÉM de cette mesure pour quantifier l’inhibition (Wassermann et al., 2008). Les études ont démontré que ce type d’inhibition, plus lente, serait médiée par les récepteurs GABAB localisés au niveau post-synaptique (McDonnel et al., 2006). Comme

GABAB, augmente la LICI (McDonnell et al., 2006 ; Werhahn et al., 1999) (Figure 5).

Cette mesure est généralement administrée avec un ISI de 100 ms ou de 220 ms. Toutefois, bien que les mécanismes mesurés par la LICI à 100 ms soient relativement bien connus, ceux mesurés par la LICI 220 ms demeure plus confus. En fait, des études contradictoires ont montré que la LICI à 220 ms peut entraîne soit une réduction de l’amplitude des PÉM (Caux-Dedeystère et al., 2014), une augmentation des PÉM (Cash et al., 2010) ou une absence de changement dans l’amplitude des PÉM (Caux-Dedeystère, 2015). La fidélité de cette mesure est évaluée comme excellente (α = 0.93) (Farzan et al., 2010).

Figure 6. Démonstration de la mesure LICI La facilitation intracorticale

La facilitation intracorticale (ICF: intracortical facilitation) est administrée avec le même protocole que la SICI, mais avec un ISI variant entre 10 et 25 ms entre le CS et le TS. Les PÉM produits par la ICF sont de plus grandes amplitudes que ceux obtenus par l’administration d’un TS seul, d’où la dénomination de l’effet facilitateur (Kujirai et al., 1993). En comparant l’amplitude des PÉM de la ICF aux PÉM préalablement acquis avec le TS seul, il est possible de calculer l’effet de la ICF. Bien que la physiologie de la ICF soit moins bien comprise que celle de la SICI et de la LICI, les études pharmacologiques suggèrent que l’effet facilitateur observé soit médié par les récepteurs N-méthyl-D- aspartique glutamatergiques (NMDA) (Figure 6). En effet, des antagonistes des récepteurs NMDA diminuent l’effet de la ICF (Ziemann et al., 1998a). L’ICF reflète aussi la contribution des effets résiduels des récepteurs GABAA (Hanajima et al., 1998b). ; Stagg

et al., 2011b). Toutefois, sa stabilité test-retest est évaluée à faible (r = −.159) (Hermsen et al., 2016).

Figure 7. Démonstration de la mesure ICF

L’amplitude des PÉM produits par la mesure ICF (ligne rouge pleine) est superposée à l’amplitude des PÉM acquis stimulation simple (ligne bleue pointillée).

La SMT est ainsi utilisée dans notre étude pour obtenir des données neurophysiologiques sur les mécanismes glutamatergiques et GABAergiques en caractérisant le fonctionnement des récepteurs GABAA, GABAB et NMDA chez nos participants. Mises en relation avec

les données SRM et neuropsychologiques, ces mesures nous permettent ainsi de répondre à notre objectif spécifique II et III.